富氧富水蒸气条件下燃烧高氮燃料的NOx排放特性

在富氧富水蒸气条件下，研究了富含氮的燃料白酒糟在流化床中燃烧时NO_x的排放特性。结果表明，在过量空气系数1.2条件下，水蒸气和O₂对NO_x的生成相互影响。当O₂浓度低于约35%时，向燃烧气中加入水蒸气能抑制NO_x生成，使烟气中NO_x的排放浓度和燃料N转化为NO_x的转化率降低；而当氧气浓度高于约35%时，加入水蒸气促进了NO_x生成，表明提高氧气浓度使得氧化作用起到主导地位。NO_x生成量随温度的升高先增加后减少，在较高氧气浓度下，NO_x生成量随温度升高而降低的转折点发生在较低的温度；燃烧气氛中添加水蒸气延迟了转折点的发生，使转折点发生在较高温度。     

添加剂对秸秆成型燃料燃烧特性的影响

生物质成型燃料作为生物质能源的主要利用方式，优化其燃烧性能具有重要意义。在秸秆成型燃料中添加CaO、Ca(OH)₂、SiO₂、Al₂O₃、尿素、粉煤灰等常见添加剂，研究了其对SO₂、NO_x释放规律的影响。研究表明：提高钙硫比且降低含水量，能够降低SO₂、NO_x释放量。Al₂O₃的催化助燃作用增加了SO₂、NO_x的释放，粉煤灰与秸秆熔融烧结增强了异相脱硝。添加SiO₂的成型燃料促进了钙硅酸盐复合物的生成，从而减少SO₂的释放。通过分析不同SiO₂添加量时的燃烧情况发现，添加量5%时，脱硫脱硝效果最好。在成型燃料燃烧15 s后添加尿素，尿素高温热解产生的还原性气体能够与SO₂、NO_x反应从而减少硫、氮氧化物的释放。温度升高促进熔融反应和异相脱硝反应，阻碍了焦炭中N的燃烧使NO_x释放量大幅降低。     

糠醛渣热解特性及热解挥发产物对其燃烧烟气原位控氮作用

通常,具有高含氮资源禀赋生物质在能源化利用过程中需控制NO_x排放。解耦燃烧是可适用于高含水、高含氮燃料的低NO_x燃烧技术,其对NO_x生成的抑制效果优于其他燃烧技术。为揭示解耦燃烧中热解挥发产物的原位控氮潜力、发展双流化床解耦燃烧技术,以糠醛渣为原料,借助固定床装置和双流化床装置,分别开展其热解特性和双流化床解耦燃烧近实际工况模拟研究。具体地,首先在固定床反应器中考察糠醛渣在不同温度下的热解产物分布,继而借助双流化床反应器考察了热解在线挥发产物对热解半焦同步燃烧烟气中NO_x的还原效果。结果表明：在500~700℃热解温度区间内,随温度的升高,半焦产率逐渐减少,从45.2%下降到39.8%;气体产率呈明显上升趋势,从12.4%上升到22.5%,CO、CH₄、H₂等还原性组分产率增加显著;焦油产率略有降低,从15.9%降低到12.9%;水分产率变化不大。双流化床解耦燃烧实验中,糠醛渣热解挥发产物对热解半焦同步燃烧所产烟气控氮效果良好,热解挥发产物对半焦燃烧烟气NO_x减排效果主要受热解温度、二次风占比影响,总过量空气系数ER=1.3,热解温度600℃、二次风过量空气系数ER₂=0.5时,糠醛渣热解挥发产物对相同热解条件下生成的半焦燃烧（900℃,过量空气系数ER₁=0.8）所产烟气原位控氮效果达到最优,NO_x减排率为54.80%。这表明,可通过控制热解挥发分产物产率、氧化程度,充分发挥挥发分的NO_x还原能力,从而明显改善解耦燃烧原位控氮效果。     

基于Aspen Plus水泥窑炉NOx生成仿真与减排优化研究

针对水泥窑炉生产过程中分解炉和回转窑NO_x产生的全过程,采用Aspen Plus软件建立系统仿真模型,并通过现场试验数据对模型进行可靠性验证;采用模型模拟研究分解炉中温度和燃烧气氛对NO_x的影响规律。结果表明:分解炉中温度从804 ℃变化到1 050 ℃,NO_x浓度从242 mg/m³变化到800 mg/m³,分解炉温度超过900 ℃之后,NO_x浓度会急剧上升;分解炉中CO浓度从26 mg/m³变化到990 mg/m³,NO_x浓度从585 mg/m³下降到154 mg/m³。分解炉中NO_x的浓度受回转窑中烟气温度影响较大,当回转窑中的烟气温度由900 ℃上升到1 400 ℃时,分解炉中的NO_x浓度从260 mg/m³变化到430 mg/m³。应用Aspen Plus模拟水泥窑炉NO_x的变化具有一定可行性,模型设置灵活,可为水泥窑炉NO_x控制提供参数优化和数据支持。     

V2O5-MoO3/Tio2催化滤袋的制备及中试应用

为解决现有Mn基催化滤袋SO₂中毒的问题,制备了基于V₂O₅-MoO₃/TiO₂的催化滤袋,用于在180~260℃范围内同时去除NO_x和粉尘。实验结果表明,双层滤袋在气体过滤面速度为0.2 m/min时具有良好的脱硝活性和抗硫抗水性能。在纯氧玻璃窑炉中试中采用制备的双层催化滤袋进行了试验,烟气量为2000~3000 m³/h、SO₂浓度在20~30 mg/m³范围内、水蒸气含量10%（体积分数）、NO_x浓度为400~550 mg/m³,在170~210℃范围内NO_x转化率可达到88.14%~95.06%,验证了催化滤袋的脱硝性能;连续运行1500 h后,活性出现5%左右的微弱衰减;在高硫烟气条件下（300~500 mg/m³）连续运行100 h发现催化滤袋失活,SEM-EDS和XPS表征证明催化剂失活是由于硫铵类物质在滤袋纤维表面沉积,部分活性位点被覆盖所致。     

中试平台SCR低温催化剂测试与氨逃逸分布特征

目前燃煤机组低负荷运行的情况越来越多,研究机组低负荷运行时NO_x控制技术可有效降低燃煤机组的NO_x排放浓度。本文利用已建成的20000m³/h的实际燃煤烟气的污染物脱除试验平台,安装低温段脱硝催化剂整体模块,测试该催化剂的性能指标,现场取样并重点分析氨逃逸和转化率指标,得出实际烟气条件下氨逃逸分布特征。结果表明：该低温脱硝催化剂的低温段在290~250℃范围内,脱硝效率可达到80%,脱硝出口NO_x可控制在50mg/m³（标准）以内,甚至20mg/m³以内,氨逃逸最高为1.68mg/m³,小于标准要求值2.28mg/m³,SO₂/SO₃转化率最高为0.73%,小于标准要求值1%,满足运行要求。文中进一步研究了氨逃逸浓度沿程分布情况,经测试表明,290℃时沿程氨逃逸浓度不断降低,除尘器前降低32.2%,除尘器后降低65.5%。     

内/外烟气再循环对天然气燃烧NOx生成的影响

烟气再循环作为一种有效抑制NO_x生成的技术,广泛应用于化工、制药和酿酒等行业的天然气低氮燃烧过程,其作用机理是学术界和工业界关注的热点。本文根据内/外烟气再循环的作用不同,设计了弱/强内烟气再循环两种扩散式燃烧器,结合外烟气再循环技术,在0.8MW中试实验台上研究了内/外烟气再循环对天然气燃烧过程NO_x生成的影响规律,同时开展了Fluent数值模拟。结果表明：内烟气再循环能够有效抑制NO_x的生成,同时保证燃烧稳定。相同工况下,带内烟气再循环燃烧器初始排放远低于传统低氮燃烧器。同时结合外烟气再循环技术,可使NO_x排放量维持在30mg/m³以下。Fluent模拟结果显示了外烟气再循环能够显著地降低天然气燃烧火焰区的温度和O₂浓度。其中温度的降低对于NO_x生成的抑制起到了决定性的作用。当NO_x降低到约30mg/m³时,快速型NO_x对整体NO_x生成的贡献超过热力型NO_x,此情况下必须考虑对快速型NO_x进行抑制。     

脱硝协同汞氧化聚苯硫醚四元催化滤料制备方法及理化特性

采用原位氧化法（ISM）、浸渍煅烧法（ICM）和涂覆法（CM）制备聚苯硫醚（PPS）双效催化滤料，在模拟烟气固定床系统中考察了滤料低温NO_x催化协同Hg⁰氧化性能，深入分析了原位氧化滤料表面形貌、元素分布、晶态结构和Hg及NO_x赋存形态。结果表明：在相同条件下，3种制备方法对应滤料催化活性大小顺序为Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ISM＞Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ICM＞Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@CM。ISM对应PPS单层饱和负载量约为0.9，活性反应温度窗口为110~210℃，其中170℃时Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ISM的非均相NO氧化、NO_x还原和Hg⁰氧化效率最高分别达到8.6%、84.6%和93.2%。程序升温脱附实验结果表明：(0.9)Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ ISM表面NO_x吸附活性位点中弱碱位数量占优，而中碱位化学吸附NO主要以NO_y（y=2或3）结构存在，歧化态NO₂次之。同时，Hg与NO在氧气条件下以非均相反应途径转化为HgO和Hg(NO₃)₂/Hg₂(NO₃)₂。表征结果表明：ISM制备的MnO_x、CeO_x、CoO_x和Fe₂O₃复合氧化物呈弱晶相、高度分散团絮状结构赋存于PPS@ISM纤维。     

CO在成型催化剂上脱除NOx的反应动力学模型

采用实验和模拟相结合的方法研究了NO_x在固定床反应器中的吸附还原过程。选取商业常用的堇青石和TiO₂为主要的成型催化剂基体材料，以铜铁铈复合型金属氧化物为活性成分，制备了蜂窝成型催化剂，对蜂窝催化剂的吸附性能和脱硝还原活性进行测定。建立了固定床反应器中CO脱除NO_x的反应动力学模型，由于CO法脱硝反应的解耦分解，脱硝反应模型也由吸附模型和还原模型组成。吸附模型由固相和气相的微分质量平衡方程建立，还原模型由一组微分方程组成。通过固定床NO_x吸附曲线和不同温度下NO_x的转化率对模型中的关键参数进行了拟合，得到了CO在成型催化剂上脱除NO_x的反应动力学模型，该模型与实验数据吻合较好。在此基础上，模拟了其他条件下吸附过程的穿透曲线和还原反应的转化率。此模型能较好地揭示CO在蜂窝催化剂上还原NO_x的反应动力学，为CO法成型催化剂脱除NO_x的实验或者工程提供理论指导。     

低氮燃烧器的NOx排放性能及运行优化

为降低锅炉氮氧化物（NO_x）排放浓度,综合利用烟气内外循环、旋流燃烧、稳焰技术等原理,本文设计出一种适合燃气锅炉的扩散式低氮燃烧器。在2.8MW燃气锅炉上进行了工业试验,同时展开了数值计算。通过工业试验及数值计算表明：燃料消耗量、过量空气系数和烟气外循环率都影响着NO_x的排放浓度,但三者影响程度不同。随着锅炉燃料消耗量的增加,NO_x排放浓度增加;随着过量空气系数的增加,NO_x排放浓度先增加而后降低;随着烟气外循环率的增加,NO_x排放浓度降低。针对本燃烧器,当烟气外循环率控制在28%～40%范围内,过量空气系数只需满足燃气充分燃烧,NO_x排放浓度都会低于30mg/m³;当烟气外循环率超过40%易出现燃烧不稳定现象,低于28%时,NO_x排放浓度会高于30mg/m³,不能满足排放要求。     

超低温（< 150℃）SCR脱硝技术研究进展

以氨为还原剂的选择性催化还原（SCR）技术是工业脱硝的主流技术。我国已形成在180~420℃（包含低温和中高温）范围内具有良好应用效果的SCR技术及其催化剂体系，但超低温段（< 150℃）仍有待突破。超低温SCR脱硝通常位于“除尘-脱硫”工艺之后，具有烟气组成简单、能耗少、改造成本低等优点，吸引了研究人员的广泛关注。在简要分析不同行业烟气排放特征及治理现状的基础上，总结了150℃以下具有良好SCR活性的催化剂体系（锰基、钒基、铬基和活性炭基），重点对催化剂的抗水、硫、碱金属和硝铵中毒性能进行了探讨，并介绍了该领域最近的一些中试/侧线试验研究进展情况，最后对这一技术的未来发展方向进行了展望。     

Recent progress on elimination of NOx from flue gas via SCR technology under ultra-low temperatures (< 150℃)

Selective catalytic reduction of NO with NH₃ (NH₃-SCR) is a well-established technology for eliminating NO_x from stationary source. Over the past decades, great progress has been achieved in China in developing practical SCR catalysts that can work well in power plant and other fields like coking industry at low and medium temperature range (180 — 420℃). However, the extension of SCR technology to ultra-low temperatures (e.g., < 150℃), which can meet the requirement of flue gas treatment from diverse non-electricity fields like cement kiln and industrial boiler, is still a big challenge. Ultra-low temperature SCR denitrification is usually located after the “dust removal-desulfurization” process. It has the advantages of simple flue gas composition, low energy consumption, and low transformation cost, which has attracted wide attention from researchers. In this mini-review, we first give a brief introduction on the current status of flue gas control from different industrial fields. Then, the catalyst systems (MnO_x, VO_x, CrO_x, activated carbon) that can provide good deNO_x performance under 150℃ are summarized, and the resistance property to H₂O, SO₂, alkali metals and ammonium nitrate species is emphasized. As well, the recent progress over pilot experiments for industrial application is introduced. Lastly, the prospect of ultra-low temperature SCR denitrification is discussed.     

VMoTi/玻纤复合催化滤布制备及其除尘协同脱硝性能研究

采用浸渍法制备出具有脱硝除尘功能的VMoTi/玻纤复合催化滤布,研究了VMoTi/玻纤复合催化滤布的脱硝除尘性能。考察了负载量、黏结剂、反应温度、过滤风速、SO₂和H₂O对脱硝除尘性能的影响,通过SEM、XRD及EDS表征手段进行分析,结果表明：当负载量为130 g/m²,过滤风速为0.5 m/min,在200~250℃下,脱硝效率为60%~85%。且在定压喷吹老化500次后,脱硝效率无明显下降,表现出良好的脱硝性能稳定性。通入SO₂和H₂O后,脱硝效率维持在75%以上,具有良好的抗水硫性能。VMoTi/玻纤复合催化滤布除尘效率在99.99%以上,满足实际工业烟尘治理应用要求。     

钙基吸收剂硫氮协同脱除过程中表面产物层生长机制

为了分析钙基吸收剂硫氮协同脱除过程中产物层的生长机制,采用氢氧化钙单晶体表面(0001)模拟吸收剂孔隙的孔壁及外表面,针对脱硫、脱硝及硫氮协同脱除过程中产物层的生长规律进行了分析,结合晶体生长理论及脱硫和脱硝过程中产物层生长的差异,提出了硫氮协同脱除过程中产物层生长的机制。研究结果表明,脱硫反应首先发生在单晶表面局部区域,并使该区域膨胀形成颗粒状凸起结构;之后,随着反应区域不断扩大,表面膨胀趋于一致,从而形成连续致密产物层。由于脱硝产物易溶于水,且在液膜中扩散,因此脱硝反应对单晶表面表现出刻蚀作用。硫氮协同脱除过程中,脱硝反应的刻蚀作用抑制了脱硫连续致密产物层的形成,同时,液膜中脱硝产物的出现也改变了脱硫产物的生长习性,因此反应后产物层为疏松结构。